Informatics in Schools: A Loud and Clear Signal from Europe

by Enrico Nardelli

(versione italiana qua)

For a long time now, I have been advocating in Italy and across Europe for the importance of teaching informatics in schools. Here at home, this effort is embodied by the Programma il Futuro project, which brings the scientific principles of informatics to schools at all levels and has reached its ninth year of implementation. At the European level, I have contributed through scientific associations in the field, culminating in the creation of the Informatics for All coalition. More recently, I have been trying to raise awareness of these issues among the general public through my book La rivoluzione informatica: conoscenza, consapevolezza e potere nella società digitale (The Informatics Revolution: Knowledge, Awareness, and Power in the Digital Society).

My conviction is that, just as the transition from an agricultural to an industrial society transformed education, introducing into compulsory schooling the sciences (physics, biology, chemistry, and so on) that underpin all industrial machinery, so the transition from an industrial to a digital society requires adding computer science to compulsory education, as the discipline essential to understanding digital machines.

Unfortunately, for the last twenty to thirty years in Europe, the myth of "digital skills" has reigned almost unchallenged, serving as the subject of dozens of European Union documents.

In the early 1990s, with the rapid spread of information technology made widely accessible by the personal computer, great emphasis was placed on the so-called European Computer Driving Licence , under the assumption that being able to “drive” a computer would suffice to ensure digital competence. This was short-sighted, akin to believing in the nineteenth century that teaching everyone to drive cars and motorcycles would be enough to industrialize a country. Knowing how to use digital devices and systems to facilitate teaching or work does not mean understanding the science behind their design and development.

Then, in the 2000s, "digital competence" was introduced as one of the Key Competences for Lifelong Learning, once again framing it essentially in terms of operational skills, when what was needed was to add informatics competencies alongside the traditional scientific ones: just as the natural sciences are essential for understanding the physical world, informatics is essential for understanding the digital one.

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More recently, with the widespread diffusion of digital devices at every level of society, another major misunderstanding has emerged: that of Digital Education, that is, teaching delivered through digital technology infrastructure. It was assumed that this approach, delivering lessons using digital systems and products, would automatically produce digitally competent citizens.

Nothing could be further from the truth. First, because using digital technologies does not necessarily improve teaching. Second, because it ties education to the availability of specific devices and platforms, which can become difficult to replace. A teacher who decides to change textbooks over the years is not normally bound to remain with the same publisher. But when a specific technology platform has been used for teaching, changing it becomes considerably more difficult. This is the well-known phenomenon of vendor lock-in, dreaded by anyone who cares about an organization's ability to evolve and adapt in response to market pressures and competition.

Another reason for the misunderstanding surrounding "Digital Education" is that it produces users and consumers of digital technologies rather than creators. For that purpose, one must teach the scientific discipline underlying their design and implementation. Just as knowing how to drive a car or operate a washing machine does not make one an engineer, and weighing or cooking pasta does not make one a physicist or chemist. In this respect, the European Union has spent rather too much time moving in the wrong direction.

In April 2023, the European Commission published a proposed Recommendation to the Council of the European Union (COM(2023) 206 final) that sends a strong and unambiguous signal on the teaching of computer science in schools. I will turn to its contents in a moment, but first I want to highlight that the accompanying technical staff working document contains an explicit acknowledgment of the strategic mistake that was made. It states that while « there is a fast emerging trend in educational systems to include Informatics as part of national curricula and as part of the general education for all», noting that «Informatics has progressively become an important foundational competence along with the three Rs: reading, writing, and arithmetic/mathematics», what happened in Europe was that «for some time, most European educational systems fell behind this trend, focusing more on digital literacy and with the digitalisation of teaching», It further admits that «the main limitation of this approach is that, despite providing pupils the means to use digital technologies, it does not fully equip them with the ability to create, control and develop digital contents».

The proposed Recommendation to the Council is very explicit on the teaching of informatics.
  Recital 19 states that « Regardless of curricular choices, it is necessary to promote quality education in informatics, supported by age- and developmentally appropriate teaching methods, quality resources, gender-balanced uptake, representation, and proper evaluation,» while Recital 26 recalls «… the challenges most Member States face in recruiting, retaining and preparing teachers, especially in informatics (for primary/secondary education …) or other specific/advanced digital areas (for higher education)».
  Point 4 of the recommendations calls on Member States to «Support high-quality education in informatics at school», specifically by ensuring that «From the start of compulsory education … all students have the opportunity to develop their digital skills through exposure to the core elements of informatics» and considering the possibility of «setting up a separate subject on informatics, to deliver a more targeted provision that has clear education and training goals, dedicated time, and structured assessment». It also emphasizes the importance of ensuring «that teaching and learning on informatics is supported by qualified and specialised teachers» and « promote diversity and a gender-balanced uptake and reduce any possible stereotype in the teaching and learning of informatics.».
  Point 5 focuses on the crucial role of teachers in this process, recommending that Member States «set up and improve measures to recruit and train specialised teachers in the area of informatics». It is worth recalling that in the United Kingdom, which introduced a compulsory computing curriculum in all schools starting from the first year of primary school in the 2014–15 academic year, it became evident after a few years that the situation had actually worsened due to the lack of a sufficient number of adequately trained teachers.

This therefore represents a historic turning point, which we hope will finally lead all European countries to undertake serious and sustained efforts in informatics education. Education remains a national competence, and the role of the European Union is therefore subsidiary. Fortunately, at least in Italy, the Minister of Education and Merit, Giuseppe Valditara, has already declared his intention to strengthen students’ preparation in scientific subjects. Since this Commission proposal clearly points to informatics as the foundational scientific subject for the digital society, we trust it will lead to a course correction from what has been planned so far in this sector, including within the PNRR, where the focus has remained on operational skills for using digital technology.

Like all educational processes, this is not something that can happen overnight — but what is at stake is our ability to be major players in the development of the digital society. Our academic community of computer scientists and software engineers stands ready, through the CINI National Laboratory "Informatics and Schools" which I direct, to support this process. This October we will be holding in Bari the first national conference on the teaching of informatics (ITADINFO), bringing together school teachers and university researchers.

What will now be required is strong political will, backed by the cross-party agreement that is indispensable for sustaining a change that will take at least a decade to fully take hold, so as to ensure that our children have the opportunity to shape and govern their own digital future.

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The original version (in italian) has been published by "StartMAG" on 17 May 2023.

Informatica nella scuola: dall’Europa un segnale forte e chiaro

di Enrico Nardelli

(english version here)

Da molto tempo ormai mi spendo in Italia e in Europa sul tema dell’importanza dell’insegnamento dell’informatica nella scuola. Qui da noi, attraverso il progetto Programma il Futuro, che porta nelle scuole di tutti i livelli i princìpi scientifici dell’informatica, arrivato quest’anno al nono anno di realizzazione. Sul continente, con l’attività condotta attraverso le associazioni scientifiche del settore, culminate nella costituzione della coalizione Informatics for All. Più recentemente, sto provando a diffondere la consapevolezza su questo tema anche a livello del grande pubblico con il mio libro La rivoluzione informatica: conoscenza, consapevolezza e potere nella società digitale.

Ritengo infatti che esattamente come il processo educativo delle persone è mutato, con il passare da una società agricola ad una società industriale, introducendo nell’istruzione obbligatoria elementi di quelle scienze (fisica, biologia, chimica, …) che sono alla base di ogni macchina industriale, così nel passaggio dalla società industriale alla società digitale sia necessario aggiungere nell’istruzione obbligatoria lo studio dell’informatica, indispensabile per comprendere le macchine digitali.

Purtroppo in Europa negli ultimi venti/trenta anni ha regnato pressoché indisturbato il mito delle “abilità digitali”, le digital skills oggetto di decine di documenti dell’Unione Europea.

All’inizio degli anni ’90, con l’esplosione della tecnologia informatica resa accessibile a tutti dalla diffusione del personal computer si è battuto in modo ossessivo il tasto della “patente europea del calcolatore” (European Computer Driving Licence ) pensando che sarebbe bastato “saper guidare” un computer per essere digitalmente competenti. Una miopia: come se nell’Ottocento avessimo pensato che sarebbe bastato insegnare a tutti a guidare automobili e motociclette per industrializzare un Paese. Saper usare dispositivi e sistemi digitali per facilitare l’insegnamento o il lavoro non vuol dire conoscere la scienza alla base della loro progettazione e realizzazione.

Negli anni 2000, poi, sono state introdotte le “competenze digitali” tra le competenze chiave per l’apprendimento permanente (Key Competences for Lifelong Learning ), di nuovo articolandole sostanzialmente in termini di abilità operative, quando invece sarebbe stato indispensabile aggiungere alle competenze scientifiche tradizionali, necessarie per comprendere il mondo fisico, quelle informatiche, essenziali per comprendere il mondo digitale.

Infine, negli ultimi anni, con le diffusione a tutti i livelli dei dispositivi digitali è nato il grande equivoco della Digital Education, cioè dell’insegnamento mediante infrastrutture basate sulle tecnologie digitali. Si è pensato che questo approccio alla scuola, cioè fare lezione usando sistemi e prodotti digitali, avrebbe prodotto cittadini digitalmente competenti.

Niente di più sbagliato. Prima di tutto perché non è detto che usare le tecnologie digitali migliori necessariamente l’insegnamento, poi perché si lega l’insegnamento alla disponibilità di dispositivi che spesso diventano determinanti, nel senso che non sono facilmente sostituibili. Un insegnante che decide di cambiare libro di testo con il passare degli anni non sarà normalmente vincolato a scegliere una stessa casa editrice. Se invece per l’insegnamento è stata usata una specifica piattaforma tecnologica ecco che il cambiamento diventa notevolmente più difficile. Si tratta del ben noto fenomeno del vendor lock-in, temuto da tutti coloro che hanno a cuore la capacità di un’azienda di evolvere e cambiare in risposta alle sfide del mercato e della competizione.

Un ulteriore motivo di equivoco sulla “Digital Education” è che questa produce utenti/consumatori di tecnologie e prodotti digitali e non creatori degli stessi. Per questo scopo serve insegnare la disciplina scientifica alla base della progettazione e realizzazione delle stesse. Esattamente nello stesso modo che saper guidare un’automobile o usare una lavatrice non produce un ingegnere, né saper pesare la pasta o cucinarla produce un fisico o un chimico. Su questo aspetto l’Unione Europea si è baloccata un po’ troppo nella direzione sbagliata.

Ad Aprile 2023 è stata pubblicata dalla Commissione Europea una proposta di Raccomandazione al Consiglio dell’Unione Europea (COM(2023) 206 final) che manda un segnale forte e chiaro in tema di insegnamento dell’informatica nella scuola. Vedremo subito cosa contiene. Voglio però prima sottolineare che nel relativo documento tecnico di accompagnamento c’è un esplicito riconoscimento dell’errore strategico commesso. Vi si dice infatti che, mentre «è riconosciuta a livello internazionale l’esistenza di una tendenza emergente e marcata nei sistemi educativi verso l’inclusione dell’Informatica come parte dei curriculi nazionali e come parte dell’istruzione per tutti i cittadini », ricordando che «l’Informatica è progressivamente diventata un’importante competenza fondamentale a fianco delle tre-R: lettuRa, scrittuRa, aRitmetica », ciò che è accaduto sul nostro continente è che «per un po’ di tempo, la maggior parte dei sistemi educativi europei sono rimasti in ritardo su questa tendenza, focalizzandosi più sull’alfabetizzazione digitale e sulla digitalizzazione dell’insegnamento ». Infine ammette che «Il limite maggiore di questo approccio è che, nonostante fornisca agli studenti i mezzi per usare le tecnologie digitali, non li equipaggia adeguatamente con le capacità di creare, controllare e sviluppare i contenuti digitali ».

La proposta di Raccomandazione al Consiglio è molto esplicita in tema di insegnamento dell’informatica.
  Il “considerando” 19 infatti afferma «A prescindere dalle scelte curricolari, è necessario promuovere un'istruzione di qualità nell'informatica, coadiuvata da metodi di insegnamento idonei all'età e alla fase di sviluppo, da risorse di qualità, da rappresentanza e diffusione equilibrate dal punto di vista del genere, nonché da una valutazione adeguata », mentre il “considerando” 26 ricorda «… i problemi che quasi tutti gli Stati membri devono affrontare per l'assunzione, il mantenimento in servizio e la preparazione degli insegnanti, in particolare nell'informatica (per l'istruzione primaria/secondaria …) o in altri settori digitali specifici/avanzati (per l'istruzione superiore) ».
  Al punto 4 delle raccomandazioni si richiede agli Stati Membri di «sostenere un'istruzione di alta qualità in informatica a scuola », in particolare garantendo che «fin dall'inizio dell'istruzione obbligatoria … tutti gli studenti abbiano l'opportunità di sviluppare le proprie competenze digitali attraverso l'esposizione agli elementi fondamentali dell'informatica » e prendendo in considerazione «la possibilità di introdurre l'informatica come materia distinta, per fornire un'offerta più mirata che abbia obiettivi chiari in termini di istruzione e formazione, ore di lezione e valutazione strutturata ». Viene anche sottolineata l’importanza «provvedere affinché l'insegnamento e l'apprendimento dell'informatica siano sostenuti da docenti qualificati e specializzati » e di «promuovere la diversità e una diffusione equilibrata dal punto di vista del genere e ridurre eventuali stereotipi nell'insegnamento e nell'apprendimento dell'informatica ».
  Il punto 5 è dedicato al ruolo fondamentale che in questo processo devono svolgere i docenti, raccomandando agli Stati membri di «istituire e migliorare le misure per l'assunzione e la formazione di docenti specializzati nel settore dell'informatica ». Ricordiamo che nel Regno Unito, che aveva introdotto nell’anno scolastico 2014-15 un curriculum di informatica obbligatorio in tutte le scuole a partire dalla prima elementare, si sono accorti dopo qualche anno che la situazione era addirittura peggiorata per l’assenza di un congruo numero di docenti adeguatamente preparati.

Si tratta quindi di una svolta epocale, che speriamo serva ad avviare finalmente in tutti i Paesi Europei una seria attività di formazione sull’informatica nella scuola. Ricordo che l’istruzione è una materia di competenza degli Stati Membri, per cui il ruolo dell’Unione Europea rimane sussidiario. Fortunatamente, almeno in Italia, il Ministro dell’Istruzione e del Merito, Giuseppe Valditara, ha già da tempo dichiarato di voler rafforzare le preparazione scolastica nelle materie scientifiche. Dal momento che questa proposta della Commissione indica chiaramente l’informatica come la materia scientifica alla base della preparazione per la società digitale, confidiamo che ne risulti un aggiustamento di rotta rispetto a quanto finora messo in cantiere in tale settore, anche nell’ambito del PNRR, dove si è continuato a puntare sulle competenze operative di utilizzo della tecnologia digitale.

Come tutti i processi educativi, non è qualcosa che possa accadere in breve tempo, ma è in gioco la possibilità di essere attori di primo piano nello sviluppo della società digitale. La nostra comunità accademica di informatici e ingegneri informatici è pronta, attraverso il Laboratorio Nazionale CINI “Informatica e Scuola” da me diretto, ad accompagnare questo processo. Quest’anno svolgeremo a ottobre a Bari il primo convegno nazionale sulla didattica dell’informatica (ITADINFO), con la partecipazione di docenti della scuola e ricercatori universitari.

Sarà adesso necessaria una forte volontà politica, accompagnata da un accordo bi-partisan indispensabile per supportare un cambiamento che richiede tempi almeno decennali per andare a regime, per assicurare ai nostri figli la possibilità di governare il loro futuro digitale.

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Versione originale pubblicata su "StartMAG" il 17 maggio 2023.